(2) PRÉAMPLI DE POCHE

CONSEILS
POUR LES
CONCEPTEURS
CONSEILS
POUR LES
CONCEPTEURS
CONSEILS
POUR LES
CONCEPTEURS
3
2
1
IC1A
5
6
7
IC1B
4
8
log.
P1
10k
lin.
P2
10k
R4
2k2
R5
2k2
R10
1k
R11
1k
R13
100R
C2
180n
C5
27n
C6
27n
C7
6n8
C8
68p
R6
15k
lin.
P4
10k
R3
10k
R1
220k
R2
3k3
C1
68p
R12
1M
IC1=NE5532
C9
100n
C10
100n
IC1
+9V
-9V
0
R7
1k5
R8
1k5
C4
27n
lin.
P3
10k
C3
4n7
R9
4k7
080278 - 11
L1
10uH
C1
100n
L2
1mH
C12
100n
C11
100n
63V
C9
10u
63V
C10
10u
OSC
7
LV 6
TEST 1
CAP+
2
CAP-
4
GND
3V+ 8
VOUT 5
IC2
ICL7662CPA
OSC
7
LV 6
TEST 1
CAP+
2
CAP-
4
GND
3V+ 8
VOUT 5
IC3
ICL7662CPA
63V
C3
10u
63V
C4
10u
63V
C7
4u7
C5
100n
C6
100n
9V
9V
9V
9V
0
63V
C8
4u7
OUT 3
THR
6
DIS
7
TR
2
R4
CV
5
81
IC1
TLC555
R3
1k
R1
100k
R2
100k
C2
100p
R4
1k
080278 - 12
26 eTech - NUMÉRO2 eTech - NUMÉRO2 27
Puissance en poche (2)
PRÉAMPLI DE POCHE
Dans le dernier numéro de ce magazine, nous
vous avions présenté un petit amplificateur
PWM. Pratique, si ce n’est qu’il lui manquait
le contrôle du volume et de la tonalité. Étant
donné qu’à l’heure actuelle, la plupart des gens
possèdent au moins un système audio surround
équipé d’un égaliseur, nous allons cette fois-ci
réaliser un préampli doté d’un contrôle de la
tonalité sur 3 bandes plutôt que via le traditionnel
réglage des graves et des aigus.
Réglage de la tonalité
Le module de contrôle de la tonalité autorise
une plage de réglage de ±12 dB pour les aigus
et les graves et de ±9 dB pour les moyennes
fréquences (ce qui est plus que suffisant car
nos oreilles y sont plus sensibles). Ces valeurs
permettent au circuit de rester relativement
simple. Si elles se révèlent trop faibles, il y a
très probablement un problème au niveau des
enceintes : une plage de réglage de 12 dB signifie
en effet qu’en raison de la puissance relativement
limitée de l’étage de sortie, vous courez le
risque de le surcharger, en particulier dans les
basses et moyennes fréquences. Après tout,
une augmentation de 12 dB représente tout de
même une multiplication par 16 de la puissance !
Le circuit
Le réglage du volume (P1) est directement
connecté à l’entrée du préamplificateur (voir
figure 1), ce qui est le meilleur emplacement
pour éviter de surcharger l’étage de contrôle de
EN ASSOCIATION AVEC
Principales caractéristiques
• Contrôle de la tonalité sur 3 bandes
• Alimentation symétrique
• Compact
• Disposition des connecteurs
correspondant aux cartes associées
la tonalité. Le premier étage d’amplification (IC1a)
est non inverseur et présente un gain de 4 fois
comme suit :
R3 / R2+1
Avec une tension d’alimentation de ±9 V, il est
possible de traiter un signal supérieur à 1 V (c’est-à-
dire un peu plus de 1,2 Veff) sans distorsion lorsque
les réglages de tonalité sont en position centrale.
Évidemment, lorsque les graves ou les aigus sont
réglés au maximum, le signal maximal autorisé
en entrée est nettement plus faible : on se situe
alors à 300 mV seulement (pour les fréquences
applicables, bien entendu) et à ce niveau, la
sortie du contrôle de tonalité est pratiquement
en surcharge (et elle surchargera l’ampli, donc
attention !). Le fonctionnement du contrôleur de
tonalité n’est pas du tout difficile à comprendre. Ce
qui entoure le composant IC1b est un amplificateur
inverseur avec trois circuits de retour branchés en
parallèle pour le réglage de la tonalité. La résistance
R12 empêche le signal de sortie de retourner dans
la ligne d’alimentation au cas où le curseur du
P2 effectuerait un rebond (soit dit en passant, R1
fonctionne de la même manière pour le contrôle du
volume P1). C8 et C1 éliminent les interférences
RF (hautes fréquences).
P2 contrôle les graves et C2 détermine la plage
de fréquence contrôlée. En gros, C2 court-circuite
tout simplement P2 dans les hautes fréquences.
L’amplification est ensuite déterminée par le
rapport entre R5 et R4, tandis que les rapports
P2 / R4 et P2 / R5 définissent respectivement la
plage de contrôle minimale et maximale. Le gain
maximum, par exemple, est :
(P2+R5) / R4
et équivaut à environ 5,5 fois (15 dB c.c.). R6 est
nécessaire pour permettre le réglage des autres
fréquences avec P3 et P4. C7 détermine avant tout
à partir de quelle fréquence le réglage des aigus
entre en jeu. C5 et C6 font en sorte que le contrôle
de la tonalité soit plus réactif. Les composants R9
et C4 ont les mêmes fonctions que R6 et C7, mais
pour les moyennes fréquences. C3 a la même
fonction que C2 mais filtre les hautes fréquences
bien plus tard ; avec C4, il détermine la plage
de réglage des moyennes fréquences. Au final,
les plages de contrôle des moyennes et hautes
fréquences ne sont pas seulement déterminées
par le rapport de P3 à R7 et R8 (par exemple), mais
également par les autres composants du circuit de
retour, raison pour laquelle les rapports de P3 et P4
à R7/R8 et R10/R11 sont plus élevés que ce que
l’on attendrait des plages de contrôle effectives.
Le réglage des graves présente aussi une bande
passante assez large car nous supposons que vous
utiliserez des petites enceintes ; si vous prévoyez
d’employer des enceintes et un amplificateur
plus puissants, vous obtiendrez probablement
un meilleur son en augmentant la valeur de C2.
La résistance de sortie R13 permet d’éviter les
problèmes en cas de branchement d’une charge
capacitive excessive.
Alimentation
L’alimentation est symétrique afin d’éviter d’avoir
recours à de gros condensateurs de couplage,
qui ont un effet négatif sur la qualité du son.
L’inconvénient de ce choix est qu’il nécessite une
tension d’alimentation négative. La solution la
plus simple consiste donc en un circuit qui inverse
la tension d’alimentation positive.
Suite en page 28 >
Figure1. Le préamplicateur est assez simple pour un module de réglage du volume avec
contrôle de la tonalité sur trois bandes.
Figure2. Un convertisseur de tension est utilisé pour transformer la tension d’alimentation
simple en alimentation symétrique.
Ton Giesberts (laboratoires Elektor)
Il est parfaitement possible d’employer l’amplicateur PWM présenté dans le dernier
numéro d’eTech seul, mais un préamplicateur avec alimentation viendrait à point
pour lui donner un peu plus de punch. Raison pour laquelle le mini-projet de ce
numéro est... un préampli de poche.

CONSEILS
POUR LES
CONCEPTEURS
CONSEILS
POUR LES
CONCEPTEURS
-15
+15
-13
-11
-9
-7
-5
-3
+0
+2
+4
+6
+8
+10
+12
d
B
r
A
20 20k50 100 200 500 1k 2k 5k 10
080278 - 13
k
Hz
28 eTech - NUMÉRO2 eTech - NUMÉRO2 29
< Suite de la page 27
Pour ce faire, nous avons opté pour un
convertisseur c.c./c.c. Maxim ICL7662 (voir
figure 2). Ce circuit imprimé sert de pompe
de charge et peut supporter des tensions
jusqu’à 20 V. Il est compatible broche à broche
et fonctionnellement avec le modèle ICL7660,
plus courant, qui supporte jusqu’à 10 V (ou 12 V
pour la version A) et pourrait être utilisé ici sans
problème. Le principal avantage de l’ICL7662
est sa simplicité : il ne nécessite que deux
condensateurs externes. Il a toutefois le
léger inconvénient de ne pas réguler la
tension de sortie.
La tension de sortie hors charge est égale à la
tension d’entrée, mais négative. Cependant elle
décroît lorsque le courant de sortie augmente.
Pour accroître la stabilité de la tension de sortie,
nous avons branché deux CI en parallèle.
Si vous chargez un seul CI alimenté en 9 V
avec une résistance de 100 Ω, la tension de
sortie chute à environ -4,6 V ; avec deux CI en
parallèle, elle tombe à -6,3 V seulement. Avec
le préamplificateur comme charge, elle ne
chute que de 0,35 V (sachant que le NE5532
consomme environ 7,5 mA). Il serait possible
d’utiliser d’autres amplificateurs opérationnels
présentant une consommation inférieure, mais ils
sont bien souvent de moindre qualité : le NE5532
est excellent pour les applications audio.
Dans notre prototype, nous avions initialement
branché quatre CI en parallèle, mais qu’ils soient
trois ou quatre ne nous apportait pas grand-
chose. Nous avions par contre remarqué un
effet étrange : le fonctionnement asynchrone
des oscillateurs internes faisait varier lentement
l’ondulation de la sortie entre deux valeurs.
Sachant que la fréquence de cette ondulation était
de 10 kHz, elle risquait de devenir audible. Nous
avons donc couplé les CI à une horloge externe
fournie par un CI 555 dont la fréquence est réglée
sur 40 kHz, afin que l’ondulation atteigne les
20 kHz et soit donc hors des fréquences audibles.
L’un des avantages de cette solution réside dans
le fait que l’inductance du filtre de sortie peut être
bien plus petite et donc entraîner une perte de
résistance bien moindre. L’inductance mise en L2
présente une résistance série nominale de 12 Ω.
L1 et L2 sont des inductances antiparasites axiales
standard, que nous avons placées à la verticale
(tout comme les quatre résistances du circuit) afin
de gagner de la place.
Nous ne nous attarderons pas sur le circuit qui
entoure le 555 : il s’agit d’une configuration
astable standard. IC1 envoie le signal d’entrée
de l’horloge aux deux convertisseurs, via une
résistance de 1 kΩ chacun afin d’éviter tout
Kits employés
Comme indiqué dans la liste des composants,
vous pouvez commander des cartes à circuits
imprimés vierges sur www.thepcbshop.com.
Figure3. Les courbes montrent les eets des diérents réglages maximum du contrôle de
la tonalité.
Liste des composants
Carte de préamplification
Résistances
R1 = 220 kΩ (Code commande :
159-004)
R2 = 3,3 kΩ (157-480)
R3 = 10 kΩ (150-928)
R4,R5 = 2,2 kΩ (151-088)
R6 = 15 kΩ (151-145)
R7,R8 = 1,5 kΩ (151-094)
R9 = 4,7 kΩ (151-000)
R10,R11 = 1 kΩ (157-446)
R12 = 1 MΩ (151-123)
R13 = 100 Ω (157-610)
P1 = potentiomètre 10 kΩ,
logarithmique (361-7033)
P2,P3,P4 = potentiomètre 10 kΩ,
linéaire (361-7033)
Condensateurs
(entraxe des broches 5 mm / 0,2”)
C1,C8 = 68 pF céramique (653-0030)
C2 = 180 nF polyester / MKT (334-209)
C3 = 4,7 nF polyester / MKT (312-1661A)
C4,C5,C6 = 27 nF polyester / MKT
(312-1447)
C7 = 6,8 nF polyester / MKT (622-4145)
C9,C10 = 100 nF polyester / MKT
(463-1765)
Semiconducteurs
IC1 = NE5532 (DIP-8) (810-188)
Divers
CI n° 080278-1
(www.thepcbshop.com)
Liste des composants
Carte d’alimentation
Résistances
R1,R2 = 100 kΩ (Code commande :
151-303)
R3,R4 = 1 kΩ (157-446)
Condensateurs
C1,C5,C6,C11,C12 = 100 nF céramique,
entraxe broches 5 mm (0,2”) (652-9995)
C2 = 100 pF, entraxe des broches 5 mm
(0,2”) (405-7662)
C3,C4,C9,C10 = 10 μF 63V radial
électrolytique, entraxe des broches
2,5 mm (0,1”) (521-3504)
C7,C8 = 4,7 μF 63 V radial électrolytique,
entraxe des broches 5 mm (0,2”)
(520-1040)
Inductances
L1 = axiale 10 μH (montage vertical) (191-
0481)
L2 = axiale 1 mH (montage vertical) (191-
0712)
Semiconducteurs
IC1 = TLC555 (DIP-8) (638-942)
IC2,IC3 = ICL7662CPA+ (DIP-8)
(CI Maxim) (207-0118)
Divers
CI n° 080279-1
(www.thepcbshop.com)
problème lors de la mise sous tension (risque de
déclenchement parasite). Le filtre de sortie L2/
C10/C12 permet d’éliminer presque entièrement
l’ondulation des condensateurs C7 et C8, qui sont
branchés en parallèle afin de réduire la résistance
série : à l’oscilloscope, on ne voit plus qu’une
faible trace de la fréquence de commutation de
l’amplificateur de puissance.
Résultats des tests
Les résultats les plus intéressants du test
de ce contrôleur de tonalité sont bien sûr les
courbes de réponse en fréquence individuelles
des réglages de tonalité. La figure 3 illustre les
positions maximum, minimum et neutre (les
positions des réglages des graves et des aigus
restent inchangées). En position neutre, l’on
note une légère atténuation d’un peu moins d’un
décibel à 20 kHz, principalement causée par
les condensateurs antiparasites RF C1 et C8. À
20 Hz, la variation du gain est de ±14 dB (±12 dB
à 40 Hz) ; elle est d’environ ±12 dB à 20 kHz.
La distorsion est inférieure à 0,005 % avec un
signal d’entrée de 0,5 V (1 kHz, bande passante
de 22 kHz, volume réglé au maximum, réglages
de tonalité en position neutre). La consommation
de l’ensemble du circuit est de 56 mA à 9 V, soit
12 mA de plus que l’amplificateur PWM seul.
Avec un haut-parleur à 8 Ω et l’amplificateur en
légère surcharge, la consommation monte à
162 mA maximum, ce qui est vraiment trop pour
une batterie 9 V. Si vous avez plusieurs canaux,
nous vous recommandons par conséquent
d’utiliser un adaptateur secteur.
Nous n’avons pas testé les réglages de la
tonalité à l’aide de potentiomètres, mais avec
des commutateurs rotatifs et des résistances.
Nous nous intéressions en effet surtout aux
performances en position neutre ainsi qu’aux
limites inférieure et supérieure. Nous avons donc
réduit chaque potentiomètre à deux résistances
et un commutateur rotatif. La tolérance des
potentiomètres est généralement assez élevée
(bien souvent aux alentours de ±20 %), ce
qui a inévitablement un effet sur les plages de
fréquences et les gains maximum et minimum.
Avec plusieurs canaux, les différents écarts
peuvent entraîner des différences audibles.
Si vous avez la possibilité de vérifier si les
différents canaux des potentiomètres stéréo
correspondent, nous vous recommandons
vivement de le faire. Avec plusieurs canaux,
vous pouvez éventuellement utiliser des
commutateurs rotatifs avec plusieurs pôles, mais
cette solution est onéreuse.
Construction des trois cartes
Dans la mesure du possible, nous avons disposé
les connecteurs de chacune des trois cartes de
la même manière. La sortie du préamplificateur
se trouve dans le même coin que son entrée,
les connecteurs d’alimentation sont au même
endroit que les sorties d’alimentation de la
carte d’alimentation et l’entrée 9 V de la carte
d’alimentation est directement mise en boucle
sur les deux connecteurs de l’amplificateur, dont
la position correspond à celle des connexions
d’alimentation. À côté de ces dernières, nous
avons également disposé les connexions du
bouton d’alimentation (S1), lequel ne sert qu’à
l’amplificateur. Il est en effet préférable d’insérer
un commutateur en série avec l’entrée de la carte
d’alimentation, ce qui permet ainsi de court-
circuiter la connexion de S1.
Nous avons délibérément omis de prévoir des
trous de fixation sur les trois cartes afin de
gagner en compacité. Si vous souhaitez monter
l’ensemble de manière fiable, le plus simple
est probablement d’opter pour une paire de
supports latéraux en plastique avec des fentes,
qui permettront de disposer les cartes les unes
au-dessus des autres. Nous vous conseillons de
placer la carte d’alimentation en bas, le réglage
de la tonalité au milieu et l’amplificateur de
puissance en haut.
(080278-1)